Den roterande axeln (eller rotorn) genererar vibrationer som överförs tilldelat fallpump och sedan till omgivande utrustning, rörledningar och anläggningar. Vibrationsamplituden varierar i allmänhet med rotorns/axelns rotationshastighet. Vid den kritiska hastigheten blir vibrationsamplituden större och axeln vibrerar i resonans. Obalans och snedställning är viktiga orsaker till pumpvibrationer. Det finns dock andra källor och former av vibrationer i samband med pumpar.

Vibrationer, särskilt på grund av obalans och felinställning, har varit ett konstant fokus för många pumpars drift, prestanda, tillförlitlighet och säkerhet. Nyckeln är ett systematiskt förhållningssätt till vibrationer, balansering, uppriktning och övervakning (vibrationsövervakning). Mest forskning omdelat fallpumpens vibrations-, balans-, uppriktnings- och vibrationsövervakning är teoretisk.

Särskild uppmärksamhet bör ägnas åt praktiska aspekter av arbetsansökan samt förenklade metoder och regler (för operatörer, anläggningsingenjörer och specialister). Den här artikeln diskuterar vibrationer i pumpar och krångligheterna och subtiliteterna i de problem du kan stöta på.

Vibrationer i Pbete

Delat fodral sidumpsanvänds ofta i moderna fabriker och anläggningar. Under åren har det funnits en trend mot snabbare, kraftfullare pumpar med bättre prestanda och lägre vibrationsnivåer. Men för att uppnå dessa utmanande mål är det nödvändigt att bättre specificera, driva och underhålla pumpar. Detta leder till bättre design, modellering, simulering, analys, tillverkning och underhåll.

Överdriven vibration kan vara ett utvecklande problem eller ett tecken på förestående fel. Vibrationer och tillhörande stötar/buller ses som en källa till driftssvårigheter, tillförlitlighetsproblem, haverier, obehag och säkerhetsproblem.

Vibrerande PKonst

De grundläggande egenskaperna hos rotorvibrationer diskuteras vanligtvis utifrån traditionella och förenklade formler. På så sätt kan rotorns vibration i teorin delas upp i två delar: fri vibration och forcerad vibration.

Vibration har två huvudkomponenter, positiva och negativa. I en främre komponent roterar rotorn längs en spiralformad bana runt lageraxeln i axelns rotationsriktning. Omvänt, vid negativ vibration, spiralerar rotorns centrum runt lageraxeln i motsatt riktning mot axelrotationen. Om pumpen är välbyggd och fungerar bra, avtar fria vibrationer vanligtvis snabbt, vilket gör forcerade vibrationer till ett stort problem.

Det finns olika utmaningar och svårigheter inom vibrationsanalys, vibrationsövervakning och dess förståelse. I allmänhet, när vibrationsfrekvensen ökar, blir det allt svårare att beräkna/analysera korrelationen mellan vibrationen och de experimentella/faktiska avläsningarna på grund av de komplexa formerna.

Faktisk pump och resonans

För många typer av pumpar, såsom de med kapacitet med variabel hastighet, är det opraktiskt att designa och tillverka en pump med en rimlig marginal i resonans mellan alla möjliga periodiska störningar (excitationer) och alla möjliga naturliga vibrationssätt.

Resonansförhållanden är ofta oundvikliga, såsom motordrivningar med variabel hastighet (VSD) eller ångturbiner med variabel hastighet, gasturbiner och motorer. I praktiken bör pumpaggregatet dimensioneras därefter för att ta hänsyn till resonans. Vissa resonanssituationer är faktiskt inte farliga på grund av till exempel den höga dämpningen som är involverad i lägena.

För andra fall bör lämpliga begränsningsmetoder utvecklas. En metod för dämpning är att minska de excitationsbelastningar som verkar på vibrationslägena. Till exempel kan excitationskrafter på grund av obalans och komponentviktsvariationer minimeras genom korrekt balansering. Dessa exciteringskrafter kan typiskt reduceras med 70 % till 80 % från ursprungliga/normala nivåer.

För en verklig excitation i en pump (verklig resonans), bör excitationsriktningen matcha formen i naturligt läge så att det naturliga läget kan exciteras av denna excitationsbelastning (eller verkan). I de flesta fall, om excitationsriktningen inte överensstämmer med den naturliga formen, finns det en möjlighet att samexistens med resonans. Till exempel kan böjexcitationer i allmänhet inte exciteras vid den naturliga torsionsfrekvensen. I sällsynta fall kan kopplade vridningstransversella resonanser förekomma. Sannolikheten för sådana exceptionella eller sällsynta omständigheter bör bedömas på lämpligt sätt.

Det värsta fallet för resonans är sammanträffandet av de naturliga och exciterade lägesformerna vid samma frekvens. Under vissa förhållanden är viss följsamhet tillräcklig för att exciteringen ska excitera modformen.

Dessutom kan komplexa kopplingssituationer existera där en specifik excitation kommer att excitera osannolika lägen genom kopplade vibrationsmekanismer. Genom att jämföra excitationslägena och naturliga lägesformer kan ett intryck bildas om excitation av en viss frekvens eller harmonisk ordning är riskabel/farlig för pumpen. Praktisk erfarenhet, noggranna tester och körning av referenskontroller är sätt att bedöma risk i teoretiska resonansfall.

förskjutning

Felställning är en stor källa tilldelat fallpumpens vibration. Begränsad uppriktningsnoggrannhet för axlar och kopplingar är ofta en viktig utmaning. Det förekommer ofta små förskjutningar av rotorns centrumlinje (radiell förskjutning) och anslutningar med vinkelförskjutningar, till exempel på grund av icke-vinkelräta motverkande flänsar. Så det kommer alltid att finnas någon vibration på grund av felinställning.

När kopplingshalvorna tvångsbultas samman, producerar rotationen av axeln ett par rotationskrafter på grund av radiell förskjutning och ett par rotationsböjmoment på grund av felinriktning. För felinriktning kommer denna rotationskraft att inträffa två gånger per axel/rotorvarv och den karakteristiska vibrationsexcitationshastigheten är två gånger axelhastigheten.

För många pumpar stör drifthastighetsområdet och/eller dess övertoner det kritiska varvtalet (naturfrekvens). Därför är målet att undvika farliga resonanser, problem och funktionsfel. Den tillhörande riskbedömningen baseras på lämpliga simuleringar och driftserfarenhet.